Revue des progrès récents en impression robotisée d'implants chirurgicaux favorisant la régénération du cartilage.

22 juin 2023 fonctionnalité

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par Ingrid Fadelli, Tech Xplore

Au cours de leur vie, certains humains peuvent perdre partiellement ou complètement la capacité de bouger leurs membres en raison de dommages causés à leur cartilage, les tissus conjonctifs flexibles qui amortissent les os. Cela peut être dû à des maladies dégénératives, comme l'arthrose, ou à des blessures physiques.

Les dommages au cartilage peuvent causer une douleur et une incapacité significatives, nuisant ainsi à la qualité de vie des personnes affectées. Les procédures chirurgicales existantes conçues pour réparer ces dommages ou réduire leur impact n'obtiennent généralement que des résultats limités, les patients signalant très peu de bénéfices et peu ou pas d'effets à long terme.

Les chercheurs médicaux et les ingénieurs cherchent donc à concevoir des interventions thérapeutiques alternatives visant à réparer plus efficacement les dommages au cartilage. Au cours des dernières années, la bio-impression 3D, qui s'appuie sur des imprimantes avancées pour créer des systèmes biochimiques et biophysiques tridimensionnels, est apparue comme une solution prometteuse pour créer des systèmes qui peuvent favoriser la régénération tissulaire.

Des chercheurs de l'Université de Manchester, de l'Université technologique de Nanyang et d'autres universités du monde entier ont récemment examiné des travaux récents visant à utiliser la bio-impression pour la régénération des tissus cartilagineux. Leur article de revue, publié dans l'International Journal of Extreme Manufacturing, met en évidence à la fois les avantages potentiels et les limites de cette solution émergente.

« La bio-impression 3D a été utilisée pour fabriquer des environnements biochimiques et biophysiques qui visent à recréer le microenvironnement natif et à favoriser la régénération tissulaire », ont écrit Yaxin Wang, Ruben Pereira et leurs collègues dans leur article. « Cependant, la bio-impression in vitro classique présente des limites en raison des défis associés à la fabrication et à l'implantation de la construction imprimée et à son intégration avec le tissu cartilagineux natif. »

Au départ, les chercheurs ont tenté d'utiliser la technologie de bio-impression 3D pour créer des systèmes qui pourraient être implantés à l'intérieur des corps humains, reproduisant la fonction des systèmes biologiques et favorisant la régénération du cartilage endommagé. Ces approches, connues sous le nom d'approches in vitro, peuvent présenter des limitations significatives, car les systèmes créés peuvent être difficiles à implanter ou pourraient ne pas être bien reçus par le corps des patients, s'intégrant mal avec leur cartilage biologique.

Certaines équipes ont récemment exploré le potentiel d'une approche alternative, connue sous le nom de bio-impression in situ, qui pourrait éventuellement contourner ces problèmes. Dans leur article de revue, Wang, Perreira et leurs collègues ont résumé les travaux existants évaluant cette approche, en particulier ses mises en œuvre à l'aide d'outils robotiques.

« La bio-impression in situ est une nouvelle stratégie pour livrer directement des bioencres au site anatomique souhaité et a le potentiel de surmonter les principales limites associées à la bio-impression classique », ont écrit les chercheurs. « Dans cette revue, nous nous concentrons sur la nouvelle frontière des systèmes chirurgicaux de bio-impression in situ assistés par robot pour la régénération du cartilage. »

Wang, Perreira et leurs collègues examinent différentes approches proposées d'impression de bio-impression in situ assistée par robot, certaines étant peu invasives et d'autres non invasives. Étant donné que les opérations à ciel ouvert peuvent avoir des complications significatives, ces approches seraient particulièrement désirables, même si elles sont encore à un stade très précoce de développement.

Lors de l'examen des efforts précédents dans ce domaine, ils ont constaté que l'utilisation de buses d'impression rigides ou semi-rigides pouvait grandement augmenter la complexité de ces procédures, les systèmes robotiques flexibles avec de hauts degrés de liberté pourraient donc être une alternative précieuse. Certains chercheurs ont également essayé de concevoir des approches qui reposent sur la technologie numérique proche infrarouge pour imprimer des structures similaires à des oreilles directement sur le corps d'un patient, bien que cette approche soit beaucoup plus difficile, voire impossible, à mettre en œuvre à l'intérieur du corps.

D'autres approches in situ proposées pour favoriser la régénération du cartilage reposent sur l'utilisation de petits robots capables d'entrer dans le corps sans l'endommager, effectuant des procédures souhaitables. Ces robots pourraient, par exemple, livrer des cellules souches ou des substances sur des sites blessés à l'intérieur du corps, mais pourraient également potentiellement être intégrés à des outils de bio-impression 3D pour imprimer directement des systèmes biologiques dans des régions ciblées.

While all these approaches could be promising, several challenges will need to be overcome and many trials will need to be carried out before they can be tested on humans and introduced in clinical settings. The recent paper by Wang, Perreira and his colleagues offers a broad overview of the stage at which these promising strategies are today, while also highlighting areas ways in which they could be developed further in the future.

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